TWI402815B - 液晶顯示裝置之驅動方法、過驅動補正裝置、過驅動補正裝置之資料製作方法、液晶顯示裝置及電子裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置之驅動方法、過驅動補正裝置、過驅動補正裝置之資料製作方法、液晶顯示裝置及電子裝置

本發明係有關於一種採用查詢表(lookup table)以在液晶顯示裝置中執行過驅動(over drive)的液晶顯示裝置驅動方法和過驅動補正裝置、此過驅動補正裝置的資料製作方法、利用過驅動補正裝置進行驅動的液晶顯示裝置、以及具有此液晶顯示裝置的電子裝置。

在液晶顯示裝置中，液晶對於施加信號電壓變化的響應速度一般來說並不快。因此，當改變液晶顯示畫面上的影像時，便會發生殘影現象而使目前影像仍然持續顯示的問題。過驅動技術(overdrive，OD)即是縮短亮度響應時間以解決此問題的一種方法。過驅動是利用施加比顯示影像亮度所對應的階調資料更高的電壓，以便加速液晶響應速度的驅動方法。

第5a、5b圖表示習知技術之過驅動原理的示意圖，其中橫軸代表從黑色階調到明亮階調移動所需要的時間(畫框數)，縱軸則代表液晶顯示的階調位準。在此，一個畫框於60Hz液晶驅動電路中是相當於1/60秒的區間，亦即大約16.7毫秒(ms)。

舉例來說，如第5a圖所示，在需要達到目標1之階調位準的情況下，目標1信號電壓的持續施加時間需要10個畫框。相對地，如果利用過驅動技術施加OD1的信號電壓，則可以在5個畫框達到目標1的階調位準，其後再切換回目標1的信號電壓，便能夠縮短響應時間(參考第5b圖)。同樣地，如第5a圖所示，在需要達到目標2之階調位準的情況下，目標2信號電壓的持續施加時間需要7個畫框。如果利用過驅動技術施加OD2的信號電壓，則可以在5個畫框達到目標2的階調位準，便能夠將響應時間縮短為5個畫框(參考第5b圖)。

在此過驅動技術中所施加的信號電壓，是使用查詢表來決定的。在查詢表中，是根據事先預測之目前階調資料(開始階調資料)和影像輸入資料(目標階調資料)間的關係，記錄著對應於合適過驅動信號電壓的階調資料。習知查詢表的資料是根據產品製造前段中所檢測之資料來決定。

因此，在液晶顯示裝置製程階段出現液晶單元間隙(cell gap)不一致以及在液晶顯示裝置使用時受到溫度劇烈變化的情況下，便會造成一個問題，即根據製造前所設定查詢表資料進行的過驅動技術，無法適當地進行驅動。因此，將引發如所謂過衝(over shoot)現象的影像惡化問題。為了避免此現象，就不得不將查詢表的資料以較平緩的方式來設定，就無法使得過驅動響應速度的縮短最佳化。

因此在日本特開2004-133159號公報中，提出了一種如第6圖所示結構的液晶面板驅動裝置。在此液晶面板驅動裝置中，使用畫框記憶體61和查詢表62，進行LCD模組64的過驅動控制，並且在查詢表62中則對應於溫度設有複數個類型(LUT1、LUT2等等)。根據溫度感測器65對於LCD模組64周邊進行檢測的檢測結果，以選擇電路63選擇性地切換此複數種類型的查詢表62。

因此，在上述驅動裝置中，必須要準備複數個類型的查詢表，因而造成記憶體數量增加且成本提高的問題。另外一個問題是即使可以對應到特定的複數個溫度，但是對於在這些特定溫度之間的溫度，以及製造流程中變異等溫度以外之因素則無法對應，因此無法設定出最適當的過驅動電壓。

有鑑於此，根據本發明提供一種液晶顯示裝置之驅動方法、過驅動補正裝置、過驅動補正裝置之資料製作方法、利用過驅動補正裝置之液晶顯示裝置以及具有此液晶顯示裝置之電子裝置，能夠在不增加記憶體數量的情況下，對於各種溫度環境以及溫度以外因素均可以相應地進行適當的過驅動控制。

根據本發明之液晶顯示裝置的驅動方法，是採用查詢表在液晶顯示裝置中執行過驅動，其特徵在於：上述液晶顯示裝置中設有虛設液晶單元，利用基於上述虛設液晶單元之階調資料，執行上述查詢表的資料補正。亦即，是利用設置在液晶顯示裝置中虛設液晶單元狀態的階調資料，即時地且連續地對於過驅動所使用之查詢表資料進行補正。

另外，根據本發明的液晶顯示裝置之驅動方法，其中上述虛設液晶單元之階調資料以及查詢表的階調資料是根據內建於上述液晶顯示裝置之感測器的檢測資料而決定。

另外，根據本發明的之液晶顯示裝置之驅動方法，其中上述感測器是用以檢測上述虛設液晶單元之電容的液晶電容感測器。首先製作利用液晶電容感測器所檢測之虛設液晶單元電容以及對應此電容之階調資料之間的對應表，便能夠再根據此對應表決定查詢表的階調資料。

另外，根據本發明之過驅動補正裝置，其採用查詢表在液晶顯示裝置中執行過驅動，其包括：虛設液晶單元，設於上述液晶顯示裝置；感測器，用以檢測上述虛設液晶單元之狀態；以及補正裝置，其根據上述感測器之檢測結果，執行上述查詢表的資料補正。

在根據本發明之過驅動補正裝置中，查詢表的階調資料是根據設置於液晶顯示裝置之虛設液晶單元相關的感測器檢測資料而決定。

另外，根據本發明的過驅動補正裝置，更包括一預測查詢表，用以儲存過驅動之階調資料預測值，其中上述補正裝置則根據上述感測器之檢測結果，執行上述預測查詢表的資料補正。

另外，根據本發明之過驅動補正裝置，其中上述感測器是用以檢測上述虛設液晶單元之電容的液晶電容感測器。首先製作利用液晶電容感測器所檢測之虛設液晶單元電容和對應此電容之階調資料間的對應表，便能夠根據此對應表決定查詢表的階調資料。

另外，根據本發明之過驅動補正裝置，其中上述液晶電容感測器是利用複晶矽TFT電路在液晶顯示裝置之玻璃上所形成。由於是利用低溫複晶矽製程形成液晶電容感測器，因此製作成本較低。

另外，根據本發明的過驅動補正裝置之資料製作方法，用於上述之過驅動補正裝置製作補正用的資料，其包括下列步驟。根據上述虛設液晶單元之階調電壓從最低電壓值到最高電壓值變化時的液晶響應時間，決定過驅動之時間。將施加於上述虛設液晶單元的階調電壓從上述最高電壓值朝著較低電壓值依序變化，製作上述對應表。利用上述補正裝置，執行上述查詢表之資料補正。

在根據本發明的過驅動補正裝置之資料製作方法中，是根據虛設液晶單元階調電壓從最低電壓值到最高電壓值變化時的液晶響應時間(響應所需的畫框數)，來決定過驅動之時間(驅動所需的畫框數)，並且將施加於虛設液晶單元的階調電壓從最高電壓值依序變更為較低電壓值來製作對應表，再利用補正裝置執行查詢表的資料補正。

另外，根據本發明的過驅動補正裝置之資料製作方法，更包括利用上述補正裝置，執行上述預測查詢表之資料補正。

另外，根據本發明之液晶顯示裝置，其特徵在於包含上述之過驅動補正裝置，以進行過驅動。

另外，根據本發明之電子裝置，其具有上述液晶顯示裝置，為行動電話、數位相機、PDA(個人數位助理)、車用顯示器、航空用顯示器、數位相框及可攜式DVD播放器中之一者。

在本發明中，由於利用基於液晶顯示裝置內所設置之虛設液晶單元狀態的階調資料，用於過驅動控制用的查詢表資料補正，所以即便出現各種環境變化也可以進行最佳的過驅動控制，讓液晶顯示裝置的響應速度最大化，並且縮短響應時間，可實現較少殘影現象的動態影像顯示。

以下參考實施例之圖式，詳細說明本發明。然而，本發明並非僅限於以下所述之實施例。

第1a、1b圖表示本發明之過驅動原理的示意圖，其中橫軸代表從黑色階調到明亮階調移動所需要的時間(畫框數)，縱軸則代表液晶顯示的階調位準。在此，一個畫框於60Hz液晶驅動電路中相當於1/60秒的區間，亦即大約16.7毫秒(ms)。

在第1a圖中，實線A、實線B、實線C分別表示持續施加目標1之信號電壓時的階調位準變化、持續施加目標2之信號電壓時的階調位準變化、和持續施加代表白色顯示用之信號電壓時的階調位準變化。當持續施加目標1、目標2之信號電壓時，達到目標1、目標2之階調位準分別需要10個畫框和7個畫框，此點在習知技術中亦有說明。相對地，當持續施加白色顯示用的信號電壓時，則分別在2個畫框和3個畫框內達到目標1、目標2的階調位準。

本發明中，在既定數量畫框之後，利用回授的預測階調資料，改變過驅動控制的階調資料。亦即，如第1b圖所示，在欲達到目標1之階調位準時，若施加白色顯示用信號電壓，便能夠在2個畫框時達到目標1的階調位準，其後再切換成目標1的信號電壓，如此便能夠將響應時間從10個畫框縮短成2個畫框(如第1b圖的實線D)。此外，同樣地，如第1b圖所示，在欲達到目標2之階調位準時，若施加白色顯示用信號電壓，便能夠在3個畫框時達到目標2的階調位準，其後再切換成目標2的信號電壓，如此能夠將響應時間從7個畫框縮短成3個畫框(如第1b圖的虛線E)。

在此，預測階調資料和過驅動階調資料是利用後述之過驅動補正裝置即時地進行檢測及更新。藉此，即使出現較廣溫度範圍和製程變異等等因素，仍然能夠進行最佳的過驅動控制，縮短響應時間。

第2圖表示根據本發明之過驅動補正裝置結構的示意圖。在第2圖中，21是液晶顯示裝置。過驅動補正裝置則包括內建於液晶顯示裝置21的虛設(dummy)液晶單元22和液晶電容感測器23、虛設單元/感測器控制電路24、查詢表(LUT)計算電路25、過驅動查詢表26、預測查詢表27以及過驅動(OD)電路28。

虛設液晶單元22是設置於液晶顯示裝置21的顯示區域外，被施加與液晶顯示裝置21相同的驅動電壓。液晶電容感測器23則是以低溫複晶矽(LTPS)製程，利用複晶矽薄膜電晶體電路形成在液晶顯示裝置21的玻璃上。藉此，製作成本能夠降低。液晶電容感測器23用以檢測虛設液晶單元22的電容(介電常數)，並且將此檢測結果輸出到虛設單元/感測器控制電路24。

液晶電容感測器23的檢測結果(檢測出的虛設液晶單元22之電容)是透過虛設單元/感測器控制電路24，輸入到查詢表計算電路25，再根據此檢測結果，補正過驅動查詢表26和預測查詢表27的資料。過驅動電路28則參考即時補正之最新過驅動查詢表26和最新預測查詢表27，進行液晶顯示裝置21的過驅動控制。

藉此，便能夠將虛設液晶單元22中的即時電容變化反映在查詢表26、27的資料上，可以即時地進行最佳的過驅動控制。另外，預測查詢表27在過驅動的電路結構中並非是必備的，不過要在較廣溫度範圍內進行最佳過驅動控制則最好是將其包含於結構內。

第3圖表示根據本發明中過驅動驅動電路之實施型態的方塊圖。過驅動查詢表31將第一畫框記憶體33所輸入之目標階調資料d_n 和第二畫框記憶體34所輸入之預測階調資料d’_n-1 進行比較，再將用以達到目標階調資料d_n 的最佳過驅動信號位準d_OD 輸出到液晶顯示裝置21。

預測查詢表32將第一畫框記憶體33所輸入之目標階調資料d_n 和第二畫框記憶體34所輸入之預測階調資料d’_n-1 進行比較，產生下次到達的預測階調資料d’_n 。所產生的預測階調資料d’_n 則回授輸入到第二畫框記憶體34。因此，第二畫框記憶體34在下次時序中完全到達目標之階調位準，亦即過驅動信號位準d_OD 不是0或255時，則將目標的階調資料d_n 當做預測階調資料d’_n 輸出；如果是不完全的情況，亦即過驅動信號位準d_OD 是0或255時，則將事先測定所得到的到達階調資料當做預測階調資料d’_n 輸出。

根據液晶電容感測器23之檢測結果對於如第3圖所示之過驅動驅動電路中過驅動查詢表31和預測查詢表32之表內資料進行補正的裝置，即第2圖結構中所示之過驅動補正裝置。

本發明之過驅動補正裝置中，過驅動電路28是將液晶驅動過程中從最低電壓值(例如黑色階調)到最高電壓值(例如白色階調)間之液晶響應時間，乘上1以下的既定係數，而能夠連續地決定出過驅動的最佳時間(畫框數)。舉例來說，在-30℃中，在某種液晶模式下從黑色階調資料到白色階調資料所需要的時間是100個畫框數。此時如果係數k=0.03，則能夠決定出畫框數為3。另外，如果乘上係數計算出的畫框數低於1時，可以將過驅動畫框數設為1。

本發明之過驅動補正裝置可具有事前利用液晶電容感測器23所檢測之虛設液晶單元22電容，以及對應此電容之階調資料間的對應表。藉此，藉由液晶電容感測器23所檢測之電容資料，可以利用對應表轉換成階調資料，再透過虛設單元/感測器控制電路24輸入到查詢計算電路25，對於過驅動查詢表26和預測查詢表27的資料進行補正。

第4圖表示階調資料變化相對於虛設液晶單元22的時間(畫框數)之關係的示意圖。在根據本發明之過驅動補正裝置的資料製作上，第4圖中的F階段，也就是檢測液晶顯示裝置21中液晶階調電壓從最低電壓值到最高電壓值移動時的液晶響應時間(畫框數)以及過驅動畫框數；第4圖中的G階段，也就是將所謂虛設液晶單元22上所施加的階調電壓從最高電壓值朝著較低電壓依序變化，再製作虛設液晶單元22的電容和對應此電容之階調資料間的對應表。

另外，再根據未圖示之複數次檢測(從某個灰階階調到另一個灰階階調的階調變化)的數值，利用查詢表計算電路25對於過驅動查詢表26的資料以及預測查詢表27的資料進行補正。

在製作電容與電容對應之階調間的對應表時，如果從最低電壓朝著較高電壓依序來製作對應表的話，由於液晶特性使得響應時間非常長，需要比較長的時間(例如在-30℃時為17秒)來製作對應表。相反的在本發明中，響應時間比較短，在短時間內(例如在-30℃時為8.5秒)就可以完成對應表的製作。另外，在用於過驅動查詢表26和預測查詢表27之資料補正的檢測步驟中，也可以藉由複數次檢測順序的最佳化，而縮短整體的檢測時間。

另外，在上述實施例中，雖然是以使用液晶電容感測器做為感測器的情況來說明，但是也可以使用光感測器。在使用光感測器的情況下，是在液晶顯示裝置21中液晶單元的偏向板外側設置光感測器，透過液晶單元由光感測器檢測光的亮度，再基於此檢測結果，便能夠決定出過驅動查詢表26和預測查詢表27的階調資料。

具有本發明之過驅動補正裝置的液晶顯示裝置，能夠使用在行動電話、數位相機、PDA(個人數位助理)、車用顯示器、航空用顯示器、數位相框及可攜式DVD播放器等等電子裝置。

21．．．液晶顯示裝置(LCD)

22．．．虛設液晶單元

23．．．液晶電容感測器

24．．．虛設單元/感測器控制電路

25．．．查詢表計算電路(補正裝置)

26、31．．．過驅動查詢表

27、32．．．預測查詢表

28．．．過驅動電路

33．．．第一畫框記憶體

34．．．第二畫框記憶體

61．．．畫框記憶體

62．．．查詢表

63．．．選擇電路

64．．．LCD模組

65．．．溫度感測器

第1a、1b圖表示根據本發明之過驅動原理的示意圖。

第2圖表示根據本發明之過驅動補正裝置結構的示意圖。

第3圖表示根據本發明之過驅動驅動電路實施型態的方塊圖。

第4圖表示階調資料變化相對於虛設液晶單元之時間(畫框數)的關係圖。

第5a、5b圖表示習知技術之過驅動原理的示意圖。

第6圖表示習知技術之液晶面板驅動裝置結構的示意圖。

21．．．液晶顯示裝置(LCD)

22．．．虛設液晶單元

23．．．液晶電容感測器

24．．．虛設單元/感測器控制電路

25．．．查詢表計算電路(補正裝置)

26、31．．．過驅動查詢表

27、32．．．預測查詢表

28．．．過驅動電路

Claims (13)

1. 一種液晶顯示裝置之驅動方法，上述驅動方法是採用一查詢表在上述液晶顯示裝置中執行過驅動，其特徵在於：在上述液晶顯示裝置中設有一虛設液晶單元，利用基於上述虛設液晶單元之階調資料，執行上述查詢表的資料補正。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中上述虛設液晶單元之階調資料是根據內建於上述液晶顯示裝置之一感測器的檢測資料而決定。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中上述感測器是用以檢測上述虛設液晶單元之電容值的液晶電容感測器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中是利用上述液晶電容感測器所檢測之電容值與對應於上述電容值之一階調資料所製作之一對應表的方式，執行上述查詢表的資料補正。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，包含下列步驟：根據在一液晶驅動過程中從一最低電壓值的階調到一最高電壓值的階調之液晶響應時間，連續地決定一過驅動時間。
6. 一種過驅動補正裝置，其採用一查詢表在一液晶顯示裝置中執行過驅動，上述過驅動補正裝置包括：一虛設液晶單元，設於上述液晶顯示裝置；一感測器，用以檢測上述虛設液晶單元之狀態；以及 一補正裝置，根據上述虛設液晶單元之階調資料，執行上述查詢表的資料補正；其中，上述虛設液晶單元之階調資料是根據內建於上述液晶顯示裝置之該感測器的檢測資料而決定。
7. 如申請專利範圍第6項所述之過驅動補正裝置，更包括一預測查詢表，用以儲存過驅動之階調資料預測值，其中上述補正裝置則根據上述感測器之檢測結果，執行上述預測查詢表的資料補正。
8. 如申請專利範圍第6項所述之過驅動補正裝置，其中上述感測器是用以檢測上述虛設液晶單元之電容值的液晶電容感測器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之過驅動補正裝置，其中上述液晶電容感測器是利用一複晶矽薄膜電晶體電路在上述液晶顯示裝置之玻璃上所形成。
10. 一種過驅動補正裝置之資料製作方法，用於如申請專利範圍第9項所述之過驅動補正裝置，製作補正用的資料，其包括下列步驟：根據上述虛設液晶單元之階調電壓從一最低電壓值到一最高電壓值變化時的液晶響應時間，決定一過驅動時間；將施加於上述虛設液晶單元的階調電壓從上述最高電壓值朝著較低電壓依序變化，製作上述對應表；以及利用上述補正裝置，執行上述查詢表之資料補正。
11. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動補正裝置之資料製作方法，更包括：利用上述補正裝置，執行上述預 測查詢表之資料補正。
12. 一種液晶顯示裝置，其特徵在於包括如申請專利範圍第6項所述之過驅動補正裝置以進行過驅動。
13. 一種電子裝置，其具有如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示裝置，為行動電話、數位相機、PDA(個人數位助理)、車用顯示器、航空用顯示器、數位相框及可攜式DVD播放器中之一者。